營口市洪水災害風險評價與區劃研究

李 影

(營口市防汛抗旱保障中心，遼寧 營口 115000）

洪澇災害是我國最常見的自然災害之一，在引起經濟損失、受人口影響數及人員傷亡數的災害排名中位居首位。城市尤其是沿海城市的土地利用空間格局隨著城市化進程的加快發生顯著變化，自然災害脆弱性及暴雨洪澇災害風險逐漸增強，暴雨洪澇頻發越來越引起廣大媒體和公眾的關注[1]。“逢暴雨必澇”真實反映了當前城市的現狀，對城市發展和正常運行產生極大地限制，暴雨洪澇災害所帶來的經濟問題逐漸成為束縛城市發展的重要因素[2-3]。

營口市位于渤海之濱，地處大遼河下游出口感潮河段，由于地勢低洼，又是大遼河入海的必經之路，沿河岸線長，城市受洪水、暴雨、臺風暴潮影響比較嚴重，加上穿過市區的內河較多，發生洪水的頻率多，每到汛期上游來水較大時,由于大遼河受潮水頂托，境內虎莊河、老邊河易發生河水倒灌，致使水位抬高，造成內澇災害。近年來，由于營口市城區所處的特殊地理位置、地形特點以及資金、技術和時間等各種因素的制約，建國后至今的50多年間營口地區共發生1949、1959、1951、1953、1960、1964、1971、1985、1995、2012 年等10 次較大洪水，給整個城市造成了嚴重的災害，對當地生態環境、農業生產及國民經濟帶來諸多不利影響。因此，為有效管理區域洪水災害，降低災害發生時的影響及預防洪水災害的發生，有必要研究評價和區劃洪水災害風險[4]。本研究通過對營口市洪災成因的全面分析，從承載體易損性和洪災危險性的角度上選取關鍵致災因子，采用Arc GIS 的空間疊加與分析功能進行洪災風險評價與區劃，只在為營口市洪災應對、防洪減災規劃及洪災風險管理提供參考，為該市社會經濟發展規劃、土地資源綜合利用及農業產業結構調整提供支持。

1 研究區概況

營口市位于遼河下游、松遼平原南端，地處N40°65′6″～ 40°66′7″，E122°23′5″～122°17′1″，總面積5402km2，下轄鲅魚圈區、蓋州市、大石橋市、沿海新區、老邊區、西市區和站前區。截至2020年，營口市總人口242.85萬人，全年GDP1325.5億元，糧食作物播種面積9.33萬hm2。

境內共有205 條河流， 其中134 條超過10km2，14 條超過100km2，人工河網主要集中于西北部，獨流入海河流均受潮汐影響。各河流按地理位置和流域分區可劃分為三個水系，即遼河水系(大遼河)、遼東灣東部沿渤海諸河水系(包括大旱河、大清河、沙河、熊岳河、浮渡河)及遼東沿黃海諸河水系(碧流河)，河流特征如表1 所示。

表1 主要河流特征

營口市屬大陸性季風氣候，六月份進入雨季，7～8 月屬于降雨全盛時期，年均降水量693.5mm。從空間分布上，由東南向西北降水量遞減，東南部山區雨量充沛，降水量最高達730.2mm，西北沿海平原區雨量較少，降水量僅640.4mm，極值比相差近1.2 倍。土壤類型主要有棕壤土、草甸土、水稻土、鹽土、沼澤土和沙土6 種類型，植物群落從東到西具有明顯的更替規律，現有林地面積23.8 萬hm2，森林覆蓋率為45%。

2 研究方法

2.1 洪災風險因子

從系統的層面上，洪水成災必須包含承災體、致災因子和孕災環境3 個基本條件，其中承災體是指環境、資源、經濟及人口等承受災害的對象，致災因子是指河流水情、降水歷時及降水量等觸發洪災發生的因素，孕災環境是指河流湖泊、土壤植被、水文氣候及地形地貌等形成洪災的自然因素[5-6]。所以，應考慮承災體的易損性和洪災的危險性兩部分內容評價洪災風險。

本研究結合營口市歷史洪災的數據資料、成災特點和孕災環境，從承災體易損性和洪災危險性的角度選擇坡度、年均降水量、人口密度、絕對高程、河網分布和GDP 密度等指標建立多因子風險評價體系。

2.2 數據來源

研究所用高程、坡度數據來源于2020 年營口市DEM 數據集(分辨率10m)，其行政區劃和水系數據來源于1:10000 地理信息系統，多年平均降雨量、人口密度和地均GDP 數據來源于2020 年營口市水資源公報、洪水災害隱患調查報告(210810)及統計年鑒等資料。

2.3 數據處理

考慮到不同數據來源的地理坐標系統和投影不盡相同，為了便于空間疊加分析必須對其進行統一。將以上指標數據采用Arc/Info 軟件統一轉化成1km格網空間數據、WGS84 坐標系統和Lat/Lan 投影格式。

由于所選指標的取值區間變化較大，計量單位也存在一定差異，必須標準化處理各初始數據。根據各因子屬性將預處理后的數值劃分成相應的洪水危害等級，其中低、較低、中等、較高、高5 個危險程度等級分別用數值1、2、3、4、5 來表示。本研究使用了專家打分法、Erdas9.2 平臺的圖像處理功能、Arc GIS 軟件的數據格式轉化和空間疊加及分析功能等方法[7]。

3 結果域分析

3.1 洪災危險性

1）降水對洪災的影響。一般體現在降水強度與年降水量上，可以用年均暴雨日數反映降水強度。受季風氣候和地理位置影響，營口地區降水量時空分布不均，6～9 月為509.5mm，占年降水量的73.5%，年內降水分配不均逐漸成為營口市洪災發生的重要因素。研究認為[8]，汛期相當暴雨日數與降水總量之間存在極顯著的正相關性，兩者的相關系數達到0.97。考慮數據可獲取性，選用營口市1976—2020 年6～9 月(汛期)降水量分析洪災受降水的影響，遵循降水量越大則洪水危害性越高原則，充分考慮區域降水實際情況確定對洪災形成響應度劃分標準，如表2 所示。以表2 中賦值和劃分標準為基礎，通過重分類可以確定降水對洪災的影響度分布特征。

表2 影響度賦值與劃分標準

2）地形特征對洪災的影響。洪水的危險程度與地形特征關系密切，一般體現在地形變化程度和海拔高度上，可以利用坡度來反映地形變化程度，研究所用坡度和高程來源于2020 年營口市DEM 數據集(分辨率10m)。根據營口市實際情況，遵循坡度越小、高程越低則洪水危險越高的原則明確地形因子劃分標準見表1。以表1 中賦值和劃分標準為基礎，通過疊加坡度和高程格柵數據層及重分類確定地形特征對洪災的影響度分布特征。

3）水系分布對洪災的影響。區域洪水發生概率災一定程度上取決于區域水系的分布狀況，水系所處地形、水系自身級別和距離水系的遠近共同影響著區域洪水的危險程度，一般地地勢越平坦、地勢越低、水系級別越高、距離越近則危險程度越高。根據相關文獻資料和歷史水情數據，營口市洪水主要來源于境內遼河、遼東灣東部沿渤海諸河及遼東沿黃海諸河3 大水系的干支流。由于已單獨研究洪災受地形因素的影響，故災分析過程中僅考慮洪災受距離和河流級別的影響。

通過創建河流緩沖區研究洪災受河流距離的影響，不同地段的洪災發生概率利用緩沖區寬度的大小來衡量。本研究結合區域實際情況創建3 級緩沖區，將主要河流1 干流作為一級河流，其它河流及支流作為二級河流，不同緩沖區賦值與劃分標準如表3 所示。根據河流緩沖區賦值與劃分標準及1 級、2 級河流緩沖區格柵數據層疊加數據，經重分類確定洪災受河流分布影響度分布特征。

3.2 洪災承載體易損性

致災因子和承災體是形成災害的充分條件以及擴大或減小災害的必要條件，不同地區發生相同級別洪水所造成的損失也不同[9]。所以，必須考慮承載體易損性保證洪災風險評價的科學合理性。在忽略防災減災能力差異的情況下，對區域遭受洪災的潛在損失程度可以利用區域經濟發展和人口密度來衡量。因此，文章利用地均GDP 和人口密度評定洪災承災體的易損性。

1）人口密度因子。人員傷亡是人類社會受洪災影響的重要體現，一般洪水相同情況下，受影響人口越多或人口密度越大則影響程度越高。結合相關統計數據，營口人口密度處于0～3920 人/km2，人口密度處于＜300 人/km2、＜500 人/km2、＜1500 人/km2的面積占比依次為27.1%、51.8%和96.2%。結合標準差與均差計算結果，遵循人口密度越大則影響越大的原則確定人口密度對洪災影響程度賦值與劃分標準如表1 所示，通過重分類賦值和標準確定洪災受人口密度的影響度分布特征。

2）GDP 密度影響因子。經濟財產損失是人類社會受洪災影響的另一體現，GDP 作為地區經濟發展評價的重要指標，故社會經濟因素可以選用地均GDP，依據GDP 空間話數據確定營口市GDP 密度范圍。依據有關統計數據，營口市GDP 密度處于1～27145 萬元/km2，GDP 密度＜200 萬元/km2、＜300 萬元/km2、＜500 萬元/km2的面積占比依次為60.2%、72.5%和84.2%。根據標準差與均差計算結果，遵循GDP 密度越大則損失越大的原則確定地均GDP 對洪災影響度賦值與劃分標準如表1，通過重分類賦值和標準確定洪災受GDP 密度的影響度分布特征。

3.3 洪災風險評價

通過對各影響因素的綜合分析，應用Arc GIS軟件的空間分析與疊加功能生成營口市洪災易損性、危險性及風險評價結果[10]。首先，通過疊加河網、地形與降水因子確定洪水危險性評價分布情況，通過疊加地均GDP 與人口密度因子確定洪災易損性分布情況，通過疊加洪災易損性與洪水危險性分布情況確定營口市洪災風險結果。考慮到洪災形成受各評價因子影響的差異，采用加權疊加法進行計算，采用專家打分法確定各因子權重，結合洪災實際情況和相關研究成果確定地均GDP、人口密度、河網、地形、降水各因子權重依次為0.1、0.1、0.2、0.2 和0.4。

結果表明，營口市洪水風險表現出顯著地帶性，降水是導致洪災的重要影響因素，洪災風險自南向北表現出下降趨勢。從行政區劃上，蓋州市中南部和鲅魚圈區大部分地區屬于洪災高風險區，大石橋市屬于低風險區，其它地區均屬于洪災中風險區[11-13]。從全市總面積中不同洪水危險區所占比例上，營口市處于較低、低、中等、較高、高危險區的面積占比依次為7.5%、24.8%、25.0%、22.7%和20.0%。洪水危險性、洪災易損性與洪災風險變化趨勢基本相同，不同等級所占面積比例也相差不大。

4 結 論

文章全面探討營口市主要洪水致災影響因素，通過選取年均降水量、GDP 密度、人口密度、河網分布、坡度、絕對高程等指標建立多因子風險評價體系，利用Arc GIS 空間疊加與分析功能評價營口市洪災風險。評價結果能夠客觀準確地反映區域洪災實際情況，可以為營口市洪災應對、防洪減災規劃及洪災風險管理提供一定參考。

實際上，評價模型的有效性和所用數據的完備性決定了評價結果的準確度。從評價模型上，應合理選擇評價指標和計算指標權重。未來仍需進一步結合區域實際情況建立更加完善的評價體系，考慮不同影響因子對成災貢獻率的差異，未來應將參評指標權重合理計算作為洪災風險評價的重點；從數據分析上，應提高基礎數據共享效率、擴大共享范圍、加快更新周期以及完善共享平臺。